JP4192545B2

JP4192545B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP4192545B2
Application number: JP2002283706A
Authority: JP
Inventors: 武洋宮岡; 勝末宗
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2004113624A; US8002702B2; WO2004028372A1; CN100388908C; US20060100519A1; EP1543772A4; CN1684632A; EP1543772B1; EP1543772A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に、被検体内に放射状に超音波を送受信して扇形または円形の超音波診断画像を生成する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は、例えば生体等の被検体内に超音波送信信号を送信し、これに対する反射波等を含む受信信号に基づいて、例えば断層像を生成したり、血流速度等の診断に有用な情報を得るものである。
【０００３】
断層像等の画像を表示する技術として、被検体内に放射状に超音波ビームを順次送受信することによって走査し、各超音波ビームに対して得られた受信信号を走査変換することによって扇形の画像を構成することが知られている。また、血流速度等を求める技術として、受信信号のドプラ周波数偏移を検出することによってこれらを求めることが知られている。
【０００４】
ところで、ドプラ周波数偏移によって血流速度等を求める場合、血流速度等検出対象位置であるドプラサンプルゲートの設定を、扇形の断層像等の上において、マーク等の表示体をトラックボール等の直交２軸方向の入力を受付けるポインティングデバイスにより操作して行うことが知られている。例えば、ポインティングデバイスを一方向、例えば診断画像が下広がりの扇形の場合には縦方向に動かすと、表示体が深度方向、つまり扇形の径方向に移動し、直交方向、例えばこの場合には横方向に動かすと、表示体が超音波の送受信方向を変える方向、換言すればビームステア方向、つまり扇形の周方向に円弧状に移動するようにすることが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、扇形の中心角にして例えば１８０°以上や、あるいは３６０°の全周といった広範囲にわたって被検体内を放射状のビームラインによって走査し、広視野の診断画像を得ることが提案されている。例えば、体腔内に挿入して使用される超音波探触子(プローブ)において、全周に振動子を設けて全方位の走査が可能な超音波探触子が提案されている。これを用いると、例えば超音波探触子の中心に相当する位置を中心とする円形の画像を得ることができる。
【０００６】
このような広視野の診断画像において、上述した既存のドプラサンプルゲートの設定方法を用いた場合、操作に違和感が生じ、操作性が損なわれる場合がある。例えば、ドプラサンプルゲートが画像の中心に対し横方向にある場合に、ドプラサンプルゲートを横方向に動かすためには、これを深度方向、つまり縦方向に操作しなければならない場合がある。逆に、ドプラサンプルゲートを縦方向に動かすためには、これをビームステア方向、つまり横方向に操作しなければならない場合がある。そこで、操作に対する違和感を低減し、操作性を向上することが要望されている。
【０００７】
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、操作性を向上することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検体内に設定される放射状の複数のビームラインに超音波を順次送波して得た超音波エコーに基づいて生成された診断画像を扇形または円形の表示領域に表示する表示部と、表示領域に重畳表示される表示体の位置を直交２軸方向の移動量によって操作する入力部と、直交２軸方向の移動量を合成してなる移動ベクトルをビームライン方向の成分とこれに直交する成分との２成分に分解し、ビームライン方向の成分に基づいて表示体の移動後の深度を求め、直交する成分に基づいて表示体の移動後のビームライン位置を求める演算手段とを有する超音波診断装置によって上述した課題を解決する。
【０００９】
本発明によれば、直交２軸方向の移動量をビームライン方向の成分とこれに直交する成分とに分解し、これらの成分に基づいて表示体の移動後のビームライン位置および深度を求めているから、表示領域上の位置にかかわらず、表示体を入力部の操作に対し画面上で略同じ方向に移動させるようにすることができる。したがって、同じ方向に入力部を操作しても表示体の位置によって移動方向が変わることがないから、操作者の違和感を低減し、操作性を向上することができる。
【００１０】
なお、表示体とは、例えばドプラサンプルゲート、ドプラカラーボックス、Ｍモードサンプルゲートの位置を示す目印またはマークである。また、ドプラカラーボックスの範囲やＢモード撮像範囲を画定する境界線または境界を指定する点も表示体に含まれる。すなわち、この場合には表示体である境界線を移動することによってドプラカラーボックスの範囲やＢモード撮像範囲を変更、拡大または縮小することができる。
【００１１】
また、入力部として、例えばトラックボール、マウス、感圧パッド、静電パッド、ジョイスティック、キーボードの方向キー等が挙げられるが、これらに限らず直交２軸方向の移動量を入力できるものであればよい。
【００１２】
また、表示体の位置をビームライン位置および深度に関連付けて保持する記憶部を設け、演算手段は、移動ベクトルをこの記憶部が保持しているビームライン位置に応じてビームライン方向の成分とこれに直交する成分に分解し、ビームライン方向の成分と記憶部が保持している深度とに基づいて表示体の移動後の深度を求め、直交する成分と記憶部が保持しているビームライン位置とに基づいて表示体の移動後のビームライン位置を求めるようにしてもよい。
【００１３】
なお、上述した各演算手段は、汎用の中央処理装置(ＭＰＵ)とソフトウェアとを組み合わせて構成してもよく、またハードウェア回路を有する構成としてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用してなる超音波診断装置の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、超音波診断装置は、図示しない複数の振動子を有する探触子１と、探触子１を介して図示しない被検体との間で超音波信号の送受信を行なう送受信部３と、送受信部３が受信した受信信号を信号処理して診断画像を生成する信号処理部５と、信号処理部５が出力した信号を走査変換して診断画像を生成するディジタルスキャンコンバータ(ＤＳＣ)７と、ＤＳＣ７が出力した診断画像を表示するモニタ９とを有して構成されている。
【００１５】
信号処理部５は、送受信部３から出力された受信信号がそれぞれ入力されるＢモード処理部１１、ドプラ処理部１３およびＭモード処理部１５を有する。また、信号処理部５は、診断画像上に含まれる、換言すれば診断画像と重畳して表示される表示体の位置または範囲を超音波ビームの送受信方向に関連する情報であるラインアドレスと、当該ラインアドレス上の深度とに関連づけて記憶するラインドレス深度記憶部１７を有する。ここで、表示体とは、例えばドプラモード実施部におけるドプラゲート、ドプラカラーボックス、Ｍモード実施時におけるサンプルゲートの位置、さらにドプラカラーボックスの範囲やＢモード実施時における走査対象範囲を確定する境界線あるいは境界を示す点などを含む。また、超音波診断装置は、ＣＰＵを含む制御部１９と、制御部１９に接続された操作卓２１とを有する。操作卓２１は、表示体の位置を操作するための入力手段であるトラックボール２３を有する。トラックボール２３は、操作者によって回転させられるボールの動きを、直交２軸方向にそれぞれ対応する入力信号または移動量として抽出するものである。
【００１６】
そして、信号処理部５は、トラックボール２３から操作卓２１、制御部１９を介して入力された入力信号に基づき、表示体の移動量を演算する入力量出力位置演算部２５を有する。そして、入力量出力位置演算部２５の出力に応じて、移動後のラインアドレスを設定するラインアドレス処理部２７と、移動後の深度を設定する深度設定処理部２９とが設けられている。また、ラインアドレス処理部２７および深度設定処理部２９からそれぞれ出力されるラインアドレスおよび深度に応じて例えばドプラサンプルゲート等の表示体の画像を生成し、ＤＳＣ７から出力される超音波診断画像に重畳表示させる表示体出力部３０が設けられている。
【００１７】
以下、上述した超音波診断装置の動作について説明する。はじめに、送受信部３は、超音波送信信号を発生し、探触子１の図示しない複数の振動子に供給する。なお、本実施形態においては、探触子１は、円柱状の本体の側面に複数の短冊状の振動子を周方向に配列してなる３６０°電子スキャン可能な体腔内用の探触子である。そして、送信信号は、これら複数の振動子から、送信用として選択された口径に対応する個数の振動子にそれぞれ対応する複数チャンネルの信号である。送信信号の供給を受けた振動子はそれぞれ振動して超音波を発生し、これによって被検体内に各振動子からの超音波の波面が一致する方向に進行する超音波ビームが生成される。超音波ビームは被検体内を伝播し、例えば臓器の表面等の音響インピーダンスが変化する箇所において一部が反射し、この反射波である超音波エコーの一部は再び探触子１に戻り、送受信部３によって受信信号として受信される。そして、送受信部は、超音波ビームの送信方向を少しづつ、例えば１°ずつずらしながら順次超音波の送受信を行なって被検体を３６０°走査(スキャン)する。すなわち、本実施形態の場合には、例えば１周３６０本のビームラインによって被検体を走査している。なお、信号処理の便宜上各方向への超音波ビームにはそれぞれのビーム位置に対応してラインアドレスと称する識別番号または識別符号が付されている。
【００１８】
そして、信号処理部５のＢモード処理部１１は、受信信号に対応するラインアドレスおよび深度に応じて画素位置を決定し、当該画素位置における受信信号の強度を輝度変調したＢモード画像データを生成する。なお、深度は、超音波信号の往復伝播時間、すなわち送受信間の時間間隔に基づいて求められる。そして、Ｂモード処理部１１が出力したＢモード画像データはＤＳＣ７に入力され、ここで走査変換されてモニタ９にＢモード画像として表示される。
【００１９】
モニタ９に表示されるＢモード画像は、探触子１の表面に対応する内側の表示不可領域と、ＰＲＦに応じて予め定められた外側の表示不可領域とに挟まれた円環状の断層像となる。そして、超音波診断装置は、このＢモード画像上において任意の位置または領域をドプラサンプルゲートとして設定し、設定された位置のドプラモード計測を表示することができる。本実施形態の超音波診断装置は、このような位置または領域の設定方法に特徴を有する。
【００２０】
図２は、本実施形態の超音波診断装置においてドプラサンプルゲートを移動する方法を示すフローチャートである。図２に示すように、この方法は、移動量が入力されたか否かを判断するステップＳ０１と、入力量出力位置演算ステップＳ０２と、ラインアドレスが表示可能であるか否かを判断するステップＳ０３と、ラインアドレスが表示不可能なものである場合に表示可能ラインアドレスを設定するステップＳ０４と、深度が表示可能であるか否かを判断するステップＳ０５と、深度が表示不可能なものである場合に表示可能深度を設定するステップＳ０６と、移動後のドプラサンプルゲートを画面表示するステップＳ０７とを有して構成されている。以下、ステップ毎に説明する。
【００２１】
はじめに、制御部１９は、ステップＳ０１において、トラックボール２３から移動量の入力があるか否かを判断する。そして、入力があった場合には入力量出力位置演算ステップＳ０２に進む。一方、入力がない場合には、当該フローを終了する。
【００２２】
入力量出力位置演算ステップＳ０２において、入力量出力位置演算部２５は、ラインアドレス深度記憶部１７が保持する入力がある前のドプラサンプルゲートの位置に係るラインアドレスおよび深度と、トラックボール２３からの入力ａに基づいて、ドプラサンプルゲートの移動先のラインアドレスおよび深度を演算によって求める。図３は、トラックボールの操作および画面表示の一例と、移動後のドプラサンプルゲートのラインアドレスおよび深度を求める方法を示す図である。図３に示すように、円環状の診断画像３１上の点Ｐにドプラサンプルゲート３３があるときに、トラックボール２３に対して操作者がベクトルａに係る入力を行った場合、サンプルゲート３３には調整係数ｋ倍された大きさを有しかつ同方向のベクトルａ’(＝ｋａ)が与えられる。なお、ベクトルａ’は、Ｘ−Ｙ直交座標系において、(ｄｘ、ｄｙ)で表わされるものとする。換言すれば、ベクトルａ’は、Ｘ方向成分(ｄｘ、０)と、Ｙ方向成分(０、ｄｙ)とを合成したものであるといえる。ここで、起点をＰとしたときのベクトルａ’の終点をＰ’とする。また、診断画像３１の中心点Ｏから点Ｐまでの距離をＤとする。また、中心点Ｏを通る鉛直線と直線ＯＰを含むビームラインとがなす角をΘとする。このＤおよびΘに係る情報は、ラインアドレス深度記憶部１７がそれぞれ深度およびラインアドレスに係る情報として保持している。
【００２３】
先ず、点Ｐを通る水平線と、直線ＰＰ’とがなす角βは、式１によって表わされる。
【式１】

このとき、直線ＯＰを含むビームラインと、ベクトルＰＰ’とがなす角αは、式２によって表わされる。
【式２】
α＝９０°―β−Θ
また、ＰＰ’間の距離ｌは、式３によって表わされる。
【式３】

そして、移動前の点Ｐに対応するビームラインまたは直線ＯＰに対して、移動先の点Ｐ’に対応するビームラインがなす角θは、式４によって表わされる。
【式４】

一方、移動前の点Ｐに対する移動先の点Ｐ’の深度の変化量ｄは、式５によって表わされる。
【式５】
ｄ＝ｌ・ｃｏｓα
そして、入力量出力位置演算部２５は、式４によって表わされた角θに基づいて移動後の点Ｐ’に対応するビームラインのラインアドレスを決定する。例えば、本実施形態の場合には、各ビームラインが例えば１°ずつずらされているから、θが例えば２°であった場合には、もとのビームラインより２本ずれた位置のビームラインが点Ｐ’に対応するビームラインとして設定され、そのラインアドレスが点Ｐ’に対応する移動後のラインアドレスとして設定される。
【００２４】
また、入力量出力位置演算部２５は、式５によって表わされた深度の変化量ｄに基づいて、移動後の点Ｐ’に対応する深度を決定する。すなわち、移動前の点Ｐの深さからｄを減じたものが移動後の点Ｐ’の深度として設定される。
【００２５】
なお、図３においては、説明の簡単のため、ベクトルａ’および角θを大きく図示しており、点Ｐ’がＯＰと角θをなすビームラインから外れているが、実際には微小な時間間隔毎に時々刻々演算を行うから、ベクトルａ’、角θともに微小なものとなる。したがって、上述した点Ｐ’が角θをなすビームラインから外れるような誤差は無視され得る程度のものとなる。
【００２６】
次に、ステップＳ０３において、入力量出力位置演算部２５は、ステップＳ０２において求めたラインアドレスに係るビームラインが表示可能であるか否かを判断する。例えば、図４に示すように、被検体内を３６０°の全周にわたって走査するのではなく、例えば中心角３００°にわたって走査する場合には、中心角６０°の扇形の表示不可能領域３５が出現する。このような場合に、ステップＳ０２で求めた移動先の点Ｐ’に対応するラインアドレスが表示不可能領域３５に含まれ、当該ビームラインが実際には存在しないビームラインである場合には、ステップＳ０４に進み、それ以外の場合にはステップＳ０５に進む。
【００２７】
ステップＳ０４において、入力量出力位置演算部２５は、図４に示す表示領域３７に含まれるビームラインのうち、ステップＳ０２で求めたラインアドレスに係るビームラインに最も近いビームラインのラインアドレスを、ステップＳ０２において求めたラインアドレスに代えて設定し、ステップＳ０７に進む。その結果、画面上では、移動先の点Ｐ’は、表示可能領域３７の外縁部３９に沿って移動することになる。
【００２８】
次に、ステップＳ０５において、入力量出力位置演算部２５は、ステップＳ０２において求めた深度が表示可能であるか否かを判断する。具体的には、図５に示すように、深度が小さすぎて探触子１の外周面に対応する円環状のＢモード画像の内側の円４１よりも内側となる場合、あるいは図６に示すように、深度が大きすぎて、例えばＰＲＦに応じて予め定めた最大撮像範囲である円環状のＢモード画像の表示領域の外側の円４３よりも外側となる場合が該当する。これらの場合にはステップＳ０６に進み、その他の場合にはステップＳ０７に進む。
【００２９】
ステップＳ０６において、図５に示すように、深度が小さすぎる場合には、入力量出力位置演算部２５は、表示可能な最小の深度をステップＳ０２において求めた深度に代えて設定し、ステップＳ０７に進む。その結果、画面上では、移動先の点Ｐ’は表示可能な最小深度の円４１に沿って移動することになる。一方、図６に示すように、深度が大きすぎる場合には、入力量出力位置演算部２５は、表示可能な最大の深度をステップＳ０２において求めた深度に代えて設定し、ステップＳ０７に進む。その結果、画面上では、移動先の点Ｐ’は表示可能な最大深度の円４３に沿って移動することになる。
【００３０】
そして、ステップＳ０７において、入力量出力位置演算部２５は、従前のステップにおいて求めた移動先の点Ｐ’のラインアドレスおよび深度をラインアドレス処理部２７および深度設定処理部２９にそれぞれ入力する。そして、これらのラインアドレスおよび深度は、ドプラ処理部１３に入力されてドプラサンプルゲートとして設定される。また、表示体出力部３０によってドプラサンプルゲートを表示するマークが生成され、このマークはＢモード画像に重畳されてモニタ９に表示される。また、これらのラインアドレスおよび深度はラインアドレス深度記憶部１７に入力され、それまで保持されていた従前のラインアドレスおよび深度と置換される。
【００３１】
以上のように、本実施形態によれば、表示体であるドプラサンプルゲートの位置をビームアドレス、つまりビームラインの方向および深度に関連付けて記憶し、このビームライン方向に応じてトラックボールからなされた入力をビームライン方向の成分と直交する方向の成分とに変換している。そして、ビームライン方向の成分と記憶されている深度とに基づいて操作後の深度を求め、直交する方向の成分と記憶されているビームアドレスとに基づいて操作後のビームアドレスを求めているから、ドプラサンプルゲートのＢモード画像上の位置にかかわらず、その移動方向をトラックボールの入力方向に近づけることができる。このため、操作者の違和感が低減され、操作性を向上できる効果がある。
【００３２】
また、ドプラサンプルゲートが表示不可能な領域に入るような入力がなされた場合に、ドプラサンプルゲートが表示領域の外縁部に沿って移動するようにしたから、ドプラサンプルゲートが画面から消えて操作者が見失うことがなく、操作性がより向上する効果がある。
【００３３】
また、上述した実施形態においては、ラインアドレスの表示可否および深度の表示可否については、専ら超音波の送受信上の制約についてのみ考慮したが、これ以外にモニタの仕様に基づく制約を考慮してもよい。図７は、このような画面仕様に基づく制約がある場合の画面表示の一例およびトラックボールの操作を示す図である。図７に示すように画面サイズによる表示範囲の制約により、表示不可能な範囲がある場合には、このような範囲に係る深度またはラインアドレスの組合せを入力量出力位置演算部に入力し、ステップＳ０２において求められた移動後の点Ｐ’がこの範囲に含まれる場合には、その点に最も近くかつ表示可能な範囲のラインアドレスおよび深度に変更するようにしてもよい。これによれば、誤ってドプラサンプルゲートを表示不可能領域に入れる指示を入力してもドプラサンプルゲートが画面から消えず、表示可能範囲の外縁部に止まるので、操作者がドプラサンプルゲートを見失うことを防ぎ、操作性をより向上できる。
【００３４】
また、上述したドプラサンプルゲートの設定方法と同様の方法を、ドプラカラーボックスの移動に用いてもよい。図８は、本発明を適用してなる超音波診断装置において、ドプラカラーボックスを移動する際のトラックボールの操作と画面表示とを示す図である。ドプラカラーボックスとは、Ｂモード画像の一部範囲を指定し、この指定範囲内のみドプラモードによって求めた血流速度等を色分け表示したカラードプラ画像をＢモードに重畳して表示する際の指定範囲のことをいう。ドプラカラーボックスの定義は通常深度の上限、下限およびラインアドレスの範囲を指定することによって行われ、その結果ドプラカラーボックスの形状は、図８に示すような扇形となる。そして、ドプラカラーボックスの例えば中心点Ｒに係るビームアドレスと深度を対象として、上述したドプラサンプルゲートの設定と同様な処理を行なうことによって、ドプラカラーボックスの移動を行うことができる。また、同様の方法によってＭモードのサンプルゲートを設定するようにしてもよい。
【００３５】
また、上述した位置の設定のみならず、例えばドプラカラーボックスやＢモード撮像範囲等の範囲の変更、拡大または縮小に本発明を適用することもできる。この場合、ドプラカラーボックスやＢモード撮像範囲の外縁部の境界線や、境界を代表する点、例えば境界線上の点や範囲の隅の点を表示体として、これをトラックボール等により上述したドプラサンプルゲートと同様に移動することによって範囲の変更、拡大または縮小をすることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、操作性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる超音波診断装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の超音波診断装置においてドプラサンプルゲートを移動する方法を示すフローチャートである。
【図３】図１の超音波診断装置におけるトラックボールの操作および画面表示の一例と、入力後のラインアドレスおよび深度を求める方法とを示す図である。
【図４】扇形の表示不可能領域を有する表示画面の一例を示す図である。
【図５】移動後の点Ｐ’の深度が表示可能な最小深度未満となる場合の表示画面の一例を示す図である。
【図６】移動後の点Ｐ’の深度が表示可能な最大深度超となる場合の表示画面の一例を示す図である。
【図７】画面仕様に基づく表示不可能領域がある場合の表示画面の一例を示す図である。
【図８】本発明を適用してなる超音波診断装置においてドプラカラーボックスの移動を行う際の画面表示の一例である。
【符号の説明】
１探触子
３送受信部
５信号処理部
７ＤＳＣ
９モニタ
１１Ｂモード処理部
１３ドプラ処理部
１５Ｍモード処理部
１７ラインアドレス深度記憶部
１９制御部
２１操作卓
２３トラックボール
２５入力量出力位置演算部
２７ラインアドレス処理部
２９深度設定処理部
３０表示体出力部

Claims

被検体内に設定される放射状の複数のビームラインに超音波を順次送波して得た超音波エコーに基づいて生成された診断画像を扇形または円形の表示領域に表示する表示部と、前記表示領域に重畳表示される表示体の位置を直交２軸方向の移動量によって操作する入力部と、前記直交２軸方向の移動量を合成してなる移動ベクトルをビームライン方向の成分とこれに直交する成分との２成分に分解し、前記ビームライン方向の成分に基づいて前記表示体の移動後の深度を求め、前記直交する成分に基づいて前記表示体の移動後のビームライン位置を求める演算手段とを有する超音波診断装置。
被検体内に設定される放射状の複数のビームラインに超音波を順次送波して得た超音波エコーに基づいて生成された診断画像を扇形または円形の表示領域に表示する表示部と、前記表示領域に重畳表示される表示体の位置を直交２軸方向の移動量によって操作する入力部と、前記表示体の位置をビームライン位置および深度に関連付けて保持する記憶部と、前記直交２軸方向の移動量を合成してなる移動ベクトルを前記記憶部が保持しているビームライン位置に応じてビームライン方向の成分とこれに直交する成分との２成分に分解し、前記ビームライン方向の成分と前記記憶部が保持している深度とに基づいて前記表示体の移動後の深度を求め、前記直交する成分と前記記憶部が保持しているビームライン位置とに基づいて前記表示体の移動後のビームライン位置を求める演算手段とを有する超音波診断装置。